Наиболее опасные производства с точки зрения эмиссии тяжелых металлов

Одним из сильнейших по действию и наиболее распространенным химическим загрязнением является загрязнение тяжелыми металлами. К тяжелым металлам относятся более 40 химических элементов периодической системы Д.И. Менделеева, масса атомов которых составляет свыше 50 атомных единиц.

Эта группа элементов активно участвует в биологических процессах, входя в состав многих ферментов. Группа «тяжелых металлов» во многом совпадает с понятием «микроэлементы». Отсюда свинец, цинк, кадмий, ртуть, молибден, хром, марганец, никель, олово, кобальт, титан, медь, ванадий являются тяжелыми металлами.

Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства). Часть техногенных выбросов, поступающих в природную среду в виде тонких аэрозолей, переносится на значительные расстояния и вызывает глобальное загрязнение.

Другая часть поступает в бессточные водоемы, где тяжелые металлы накапливаются и становятся источником вторичного загрязнения, т.е. образования опасных загрязнений в ходе физико-химических процессов, идущих непосредственно в среде (например, образование из нетоксичных веществ ядовитого газа фосгена). Тяжелые металлы накапливаются в почве, особенно в верхних гумусовых горизонтах, и медленно удаляются при выщелачивании, потреблении растениями, эрозии и дефляции — выдувании почв.

Период полуудаления или удаления половины от начальной концентрации составляет продолжительное время: для цинка — от 70 до 510 лет, для кадмия — от 13 до 110 лет, для меди — от 310 до 1500 лет и для свинца — от 740 до 5900 лет. В гумусовой части почвы происходит первичная трансформация попавших в нее соединений.

Тяжелые металлы обладают высокой способностью к многообразным химическим, физико-химическим и биологическим реакциям. Многие из них имеют переменную валентность и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Тяжелые металлы и их соединения, как и другие химические соединения, способны перемещаться и перераспределяться в средах жизни, т.е. мигрировать.

Миграция соединений тяжелых металлов происходит в значительной степени в виде органо-минеральной составляющей. Часть органических соединений, с которыми связываются металлы, представлена продуктами микробиологической деятельности. Ртуть характеризуется способностью аккумулироваться в звеньях «пищевой цепи» (об этом шла речь ранее). Микроорганизмы почвы могут давать устойчивые к ртути популяции, которые превращают металлическую ртуть в токсические для высших организмов вещества. Некоторые водоросли, грибы и бактерии способны аккумулировать ртуть в клетках.

Ртуть, свинец, кадмий входят в общий перечень наиболее важных загрязняющих веществ окружающей среды, согласованный странами, входящими в ООН. Остановимся подробнее на этих веществах.

Тяжёлые металлы — группа химических элементов со свойствами металлов (в том числе и полуметаллы) и значительным атомным весом либо плотностью. Известно около сорока различных определений термина тяжелые металлы, и невозможно указать на одно из них, как наиболее принятое. Соответственно, список тяжелых металлов согласно разным определениям будет включать разные элементы. Используемым критерием может быть атомный вес свыше 50, и тогда в список попадают все металлы, начиная с ванадия, независимо от плотности. Другим часто используемым критерием является плотность, примерно равная или большая плотности железа (8 г/см3), тогда в список попадают такие элементы как свинец, ртуть, медь, кадмий, кобальт, а, например, более легкое олово выпадает из списка. Существуют классификации, основанные и на других значениях пороговой плотности или атомного веса. Некоторые классификации делают исключения для благородных и редких металлов, не относя их к тяжелым, некоторые исключают нецветные металлы (железо, марганец).

Термин тяжелые металлы чаще всего рассматривается не с химической, а с медицинской и природоохранной точек зрения и, таким, образом, при включении в эту категорию учитываются не только химические и физические свойства элемента, но и его биологическая активность и токсичность, а также объем использования в хозяйственной деятельности.

3. Биологическая роль Многие тяжелые металлы, такие как железо, медь, цинк, молибден, участвуют в биологических процессах и в определенных количествах являются необходимыми для функционирования растений, животных и человека микроэлементами. С другой стороны, тяжёлые металлы и их соединения могут оказывать вредное воздействие на организм человека, способны накапливаться в тканях, вызывая ряд заболеваний. Не имеющие полезной роли в биологических процессах металлы, такие как свинец и ртуть, определяются как токсичные металлы. Некоторые элементы, такие как ванадий или кадмий, обычно имеющие токсичное влияние на живые организмы, могут быть полезны для некоторых видов.

Кроме свинца наиболее полно по сравнению с другими микроэлементами изучена ртуть.

Ртуть крайне слабо распространена в земной коре (-0,1 х 10-4 %), однако удобна для добычи, так как концентрируется в сульфидных остатках, например, в виде киновари (НgS). В этом виде ртуть относительно безвредна, но атмосферные процессы, вулканическая и человеческая деятельность привели к тому, что в мировом океане накопилось около 50 млн.т этого металла. Естественный вынос ртути в океан в результате эрозии 5000 т/год, еще 5000 т/год ртути выносится в результате человеческой деятельности.

Первоначально ртуть попадает в океан в виде Нg2+, затем она взаимодействует с органическими веществами и с помощью анаэробных организмов переходит в токсичные вещества метилртуть (СН3Нg)+ и диметилртуть (СН3-Нg-СН3), Ртуть присутствует не только в гидросфере, но и в атмосфере, так как имеет относительно высокое давление паров. Природное содержание ртути составляет

Ртуть характеризуется малым временем пребывания в воде и быстро переходит в отложения в виде соединений с органическими веществами, находящимися в них. Поскольку ртуть адсорбируется отложениями, она может медленно освобождаться и растворяться в воде, что приводит к образованию источника хронического загрязнения, действующего длительное время после того, как исчезнет первоначальный источник загрязнения.

Мировое производство ртути в настоящее время составляет более 10000 т в год, большая часть этого количества используется в производстве хлора. Ртуть проникает в воздух в результате сжигания ископаемого топлива. Анализ льда Гренландского ледяного купола показал, что, начиная с 800 г. н.э. до 1950-х гг., содержание ртути оставалось постоянным, но уже с 50-х гг. нашего столетия количество ртути удвоилось. На рис.1 представлены пути цикловой миграции ртути. Ртуть и ее соединения опасны для жизни. Метилртуть особенно опасна для животных и человека, так как она быстро переходит из крови в мозговую ткань, разрушая мозжечок и кору головного мозга. Клинические симптомы такого поражения — оцепенение, потеря ориентации в пространстве, потеря зрения. Симптомы ртутного отравления проявляются не сразу. Другим неприятным последствием отравления метилртутью является проникновение ртути в плаценту и накапливание ее в плоде, причем мать не испытывает при этом болезненных ощущений. Метилртуть оказывает тератогенное воздействие на человека. Ртуть относится к I классу опасности.

Металлическая ртуть опасна, если ее проглотить и вдыхать ее пары. При этом у человека появляется металлический вкус во рту, тошнота, рвота, колики в животе, зубы чернеют и начинают крошиться. Пролитая ртуть разлетается на капельки и, если это произошло, ртуть должна быть тщательно собрана.

Неорганические соединения ртути практически нелетучи, поэтому опасность представляет попадание ртути внутрь организма через рот и кожу. Соли ртути разъедают кожу и слизистые оболочки тела. Попадание солей ртути внутрь организма вызывает воспаление зева, затрудненное глотание, оцепенение, рвоту, боли в животе.

У взрослого человека при попадании внутрь около 350 мг ртути может наступить смерть.

Загрязнение ртутью может быть уменьшено в результате запрещения производства и применения ряда продуктов. Нет сомнения, что загрязнение ртутью всегда будет острой проблемой. Но с введением строгого контроля за отходами производства, содержащими ртуть, а также за пищевыми продуктами можно уменьшить опасность отравления ртутью.

Содержание свинца в магматических породах позволяет отнести его к категории редких металлов. Он концентрируется в сульфидных породах, которые встречаются во многих местах в мире. Свинец легко выделить путем выплавки из руды. В природном состоянии он обнаруживается в основном в виде галенита (РbS).

Ежегодно в мире в результате воздействия атмосферных процессов мигрирует около 180 тыс. т свинца. При добыче и переработке свинцовых руд теряется более 20 % свинца. Даже на этих стадиях выделение свинца в среду обитания равно его количеству, попадающему в окружающую среду в результате воздействия на магматические породы атмосферных процессов.

Наиболее серьезным источником загрязнения среды обитания организмов свинцом являются выхлопы автомобильных двигателей. Антидетонатор тетраметил — или тетраэтилсвинеп — прибавляют к большинству бензинов, начиная с 1923 г., в количестве около 80 мг/л. При движении автомобиля от 25 до 75% этого свинца в зависимости от условий движения выбрасывается в атмосферу. Основная его масса осаждается на землю, но и в воздухе остается заметная ее часть.

Свинцовая пыль не только покрывает обочины шоссейных дорог и почву внутри и вокруг промышленных городов, она найдена и во льду Северной Гренландии, причем в 1756 г. содержание свинца во льду составляло 20 мкг/т, в 1860 г. уже 50 мкг/т, а в 1965 г. — 210 мкг/т.

Активными источниками загрязнения свинцом являются электростанции и бытовые печи, работающие на угле.

Источниками загрязнения свинцом в быту могут быть глиняная посуда, покрытая глазурью; свинец, содержащийся в красящих пигментах.

Свинец не является жизненно необходимым элементом. Он токсичен и относится к I классу опасности. Неорганические его соединения нарушают обмен веществ и являются ингибиторами ферментов (подобно большинству тяжелых металлов). Одним из наиболее коварных последствий действия неорганических соединений свинца считается его способность заменять кальций в костях и быть постоянным источником отравления в течение длительного времени. Биологический период полураспада свинца в костях — около 10 лет. Количество свинца, накопленного в костях, с возрастом увеличивается, и в 30-40 лет у лиц, по роду занятий не связанных с загрязнением свинца, составляет 80-200 мг.

Органические соединение свинца считаются ещё более токсичными, чем неорганические.

Кадмий, цинк и медь являются наиболее важными металлами при изучении проблемы загрязнений, так они широко распространены в мире и обладают токсичными свойствами. Кадмий и цинк (так же как свинец и ртуть) обнаружены в основном в сульфидных осадках. В результате атмосферных процессов эти элементы легко попадают в океаны.

Около 1 млн. кг кадмия попадает в атмосферу ежегодно в результате деятельности заводов по его выплавке, что составляет около 45 % общего загрязнения этим элементом. 52 % загрязнений попадают в результате сжигания или переработки изделий, содержащих кадмий. Кадмий обладает относительно высокой летучестью, поэтому он легко проникает в атмосферу. Источники загрязнения атмосферы цинком те же, что и кадмием.

Попадание кадмия в природные воды происходит в результате применения его в гальванических процессах и техники. Наиболее серьёзные источники загрязнения воды цинком – заводы по выплавке цинка и гальванические производства.

Потенциальным источником загрязнением кадмием являются удобрения. При этом кадмий внедряется в растения, употребляемые человеком в пищу, и в конце цепочки переходят в организм человека. Кадмий и цинк легко проникают в морскую воду и океан через сеть поверхностных и грунтовых вод.

Кадмий и цинк накапливаются в определённых органах животных (особенно в печени и в почках).

Цинк наименее токсичен из всех вышеперечисленных тяжёлых металлов. Тем не менее все элементы становятся токсичными, если попадаются в избытке; цинк не является исключением. Физиологическое воздействие цинка заключается в действии его как активатора ферментов. В больших количествах он вызывает рвоту, эта доза составляет примерно 150 мг для взрослого человека.

Кадмий намного токсичнее цинка. Он и его соединения относятся к I классу опасности. Он проникает в человеческий организм в течение продолжительного периода. Вдыхание воздуха в течение 8 часов при концентрации кадмия 5 мг/м3 может привести к смерти.

При хроническом отравлении кадмием в моче появляется белок, повышается кровяное давление.

При исследовании присутствия кадмия в продуктах питания было выявлено, что выделения человеческого организма редко содержат столько же кадмия, сколько было поглощено. Единого мирового мнения относительно приемлемого безопасного содержания кадмия в пище сейчас нет.

Одним их эффективных путей предотвращения поступления кадмия и цинка в виде загрязнений состоит в введении контроля за содержанием этих металлов в выбросах плавильных заводов и других промышленных предприятий.

Кроме металлов, рассмотренных ранее (ртуть, свинец, кадмий, цинк), имеются и другие токсичные элементы, попадание которых в среду обитания организмов в результате деятельность людей вызывает серьёзное беспокойство.

Сурьма присутствует вместе с мышьяком в рудах, содержащих сульфиды металлов. Мировое производство сурьмы составляет около 70 т в год. Сурьма является компонентом сплавов, используется в производстве спичек, в чистом виде применяется в полупроводниках.

Токсическое действие сурьмы подобно мышьяку. Большие количества сурьмы вызывают рвоту, при хроническом отравлении сурьмой наступает расстройство пищеварительного тракта, сопровождаемое рвотой и понижением температуры. Мышьяк в природе присутствует в виде сульфатов. Его содержание в свинцово-цинковых концентратах около 1 %. Вследствие летучести он легко попадает в атмосферу.

Самыми сильными источниками загрязнения этим металлом являются гербициды (химические вещества для борьбы с сорными растениями), фунгициды (вещества для борьбы с грибными болезнями растений) и инсектициды (вещества для борьбы с вредными насекомыми).

По токсическим свойствам мышьяк относится к накапливающимся ядам. По степени токсичности следует различать элементарный мышьяк и его соединения. Элементарный мышьяк сравнительно мало ядовит, но обладает тератогенными свойствами. Вредное воздействие на наследственный материал (мутагенность) оспаривается.

Соединения мышьяка медленно поглощаются через кожу, быстро всасываются через лёгкие и желудочно-кишечный тракт. Смертельная доза для человека – 0,15-0,3 г. Хроническое отравление вызывает нервные заболевания, слабость, онемение конечностей, зуд, потемнение кожи, атрофию костного мозга, изменения печени. Соединения мышьяка являются канцерогенными для человека. Мышьяк и его соединения относятся ко II классу опасности.

Кобальт не является широко применяемым. Так, например, его используют в сталелитейной промышленности, в производстве полимеров. При попадании внутрь больших количеств кобальт отрицательно влияет на содержание гемоглобина в крови человека и может вызвать заболевания крови. Предполагают, что кобальт вызывает базедову болезнь. Этот элемент опасен для жизни организмов ввиду его чрезвычайно высокой реакционной способности и относится к I классу опасности.

Медь обнаруживают в сульфидных осадках вместе со свинцом, камдием и цинком. Она присутствует в небольших количествах в цинковых концентратах и может переноситься на большие расстояния с воздухом и водой. Аномальное содержание меди обнаруживается в растениях с воздухом и водой. Аномальное содержание меди обнаруживается в растениях и почвах на расстоянии более 8 км от плавильного завода. Соли меди относятся ко II классу опасности. Токсические свойства меди изучены гораздо меньше, чем те же свойства других элементов. Поглощение больших количеств меди человеком приводит к болезни Вильсона, при этом избыток меди откладывается в мозговой ткани, коже, печени, поджелудочной железе.

Природное содержание марганца в растениях, животных и почвах очень высоко. Основные области производства марганца – производство легированных сталей, сплавов, электрических батарей и других химических источников тока. Присутствие марганца в воздухе сверх нормы (среднесуточная ПКД марганца в атмосфере – воздухе населённых мест – составляет 0,01 мг/м3) вредно влияет на организм человека, что выражается в прогрессирующем разрушении центральной нервной системы. Марганец относится ко II классу опасности.

Ионы металлов являются непременными компонентами природных водоемов. В зависимости от условий среды (pH, окислительно-восстановительный потенциал, наличие лигандов) они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей. Истинно растворенные формы металлов, в свою очередь, весьма разнообразны, что связано с процессами гидролиза, гидролитической полимеризации (образованием полиядерных гидроксокомплексов) и комплексообразования с различными лигандами. Соответственно, как каталитические свойства металлов, так и доступность для водных микроорганизмов зависят от форм существования их в водной экосистеме. Многие металлы образуют довольно прочные комплексы с органикой; эти комплексы являются одной из важнейших форм миграции элементов в природных водах. Большинство органических комплексов образуются по хелатному циклу и являются устойчивыми. Комплексы, образуемые почвенными кислотами с солями железа, алюминия, титана, урана, ванадия, меди, молибдена и других тяжелых металлов, относительно хорошо растворимы в условиях нейтральной, слабокислой и слабощелочной сред. Поэтому металлорганические комплексы способны мигрировать в природных водах на весьма значительные расстояния. Особенно важно это для маломинерализованных и в первую очередь поверхностных вод, в которых образование других комплексов невозможно.

Тяжелые металлы и их соли — широко распространенные промышленные загрязнители. В водоемы они поступают из естественных источников (горных пород, поверхностных слоев почвы и подземных вод), со сточными водами многих промышленных предприятий и атмосферными осадками, которые загрязняются дымовыми выбросами.

Тяжелые металлы как микроэлементы постоянно встречаются в естественных водоемах и органах гидробионтов (см.таблицу). В зависимости от геохимических условий отмечаются широкие колебания их уровня.

Естественными источниками поступления свинца в поверхностные воды являются процессы растворения эндогенных (галенит) и экзогенных (англезит, церуссит и др.) минералов. Значительное повышение содержания свинца в окружающей среде (в т.ч. и в поверхностных водах) связано со сжиганием углей, применением тетраэтилсвинца в качестве антидетонатора в моторном топливе, с выносом в водные объекты со сточными водами рудообогатительных фабрик, некоторых металлургических заводов, химических производств, шахт и т.д.

Присутствие никеля в природных водах обусловлено составом пород, через которые проходит вода: он обнаруживается в местах месторождений сульфидных медно-никелевых руд и железо-никелевых руд. В воду попадает из почв и из растительных и животных организмов при их распаде. Повышенное по сравнению с другими типами водорослей содержание никеля обнаружено в сине-зеленых водорослях. Соединения никеля в водные объекты поступают также со сточными водами цехов никелирования, заводов синтетического каучука, никелевых обогатительных фабрик. Огромные выбросы никеля сопровождают сжигание ископаемого топлива. Концентрация его может понижаться в результате выпадения в осадок таких соединений, как цианиды, сульфиды, карбонаты или гидроксиды (при повышении значений рН), за счет потребления его водными организмами и процессов адсорбции. В поверхностных водах соединения никеля находятся в растворенном, взвешенном и коллоидном состоянии, количественное соотношение между которыми зависит от состава воды, температуры и значений рН. Сорбентами соединений никеля могут быть гидроксид железа, органические вещества, высокодисперсный карбонат кальция, глины.

В природные воды соединения кобальта попадают в результате процессов выщелачивания их из медноколчедановых и других руд, из почв при разложении организмов и растений, а также со сточными водами металлургических, металлообрабатывающих и химических заводов. Некоторые количества кобальта поступают из почв в результате разложения растительных и животных организмов. Соединения кобальта в природных водах находятся в растворенном и взвешенном состоянии, количественное соотношение между которыми определяется химическим составом воды, температурой и значениями рН.

В настоящее время существуют две основные группы аналитических методов для определения тяжелых металлов: электрохимические и спектрометрические методы. В последнее время с развитием микроэлектроники электрохимические методы получают новое развитие, тогда как ранее они постепенно вытеснялись спектрометрическими методами. Среди спектрометрических методов определения тяжелых металлов первое место занимает атомно-абсорбционная спектрометрия с разной атомизацией образцов: атомно-абсорбционная спектрометрия с пламенной атомизацией (FAAS) и атомно-абсорбционная спектрометрия с электротермической атомизацией в графитовой кювете (GF AAS). Основными способами определения нескольких элементов одновременно являются атомная эмиссионная спектрометрия с индукционно связанной плазмой (ICP-AES) и масс-спектрометрия с индукционно связанной плазмой (ICP-MS). За исключением ICP-MS остальные спектрометрические методы имеют слишком высокий предел обнаружения для определения тяжелых металлов в воде.

Определение содержание тяжёлых металлов в пробе производится путем перевода пробы в раствор – за счет химического растворения в подходящем растворителе (воде, водных растворах кислот, реже щелочей) или сплавления с подходящим флюсом из числа щелочей, оксидов, солей с последующим выщелачиванием водой. После этого соединение искомого металла переводится в осадок добавлением раствора соответствующего реагента – соли или щелочи, осадок отделяется, высушивается или прокаливается до постоянного веса, и содержание тяжёлых металлов определяется взвешиванием на аналитических весах и пересчетом на исходное содержание в пробе. При квалифицированном применении метод дает наиболее точные значения содержания тяжёлых металлов, но требует больших затрат времени.

Для определения содержания тяжёлых металлов электрохимическими методами пробу также необходимо перевести в водный раствор. После этого содержание тяжёлых металлов определяется различными электрохимическими методами – полярографическим (вольтамперометрическим), потенциометрическим, кулонометрическим, кондуктометрическим и другими, а также сочетанием некоторых из перечисленных методов с титрованием. В основу определения содержания тяжёлых металлов указанными методами положен анализ вольт-амперных характеристик, потенциалов ион-селективных электродов, интегрального заряда, необходимого для осаждения искомого металла на электроде электрохимической ячейки (катоде), электропроводности раствора и др., а также электрохимический контроль реакций нейтрализации и др. в растворах. С помощью этих методов можно определять тяжёлые металлы до 10-9 моль/л.

Почва является основной средой, в которую попадают тяжёлые металлы, в том числе из атмосферы и водной среды. Она же служит источником вторичного загрязнения приземного воздуха и вод, попадающих из неё в Мировой океан. Из почвы тяжёлые металлы усваиваются растениями, которые затем попадают в пищу более высокоорганизованным животным.

Продолжительность пребывания загрязняющих компонентов в почве гораздо выше, чем в других частях биосферы, что приводит к изменению состава и свойств почвы как динамической системы и в конечном итоге вызывает нарушение равновесия экологических процессов.

В естественных нормальных условиях все процессы, происходящие в почвах, находятся в равновесии. Изменение состава и свойств почвы может быть вызвано природными явлениями, но наиболее часто в нарушении равновесно состоянию почвы повинен человек:

1. атмосферный перенос загрязняющих веществ в виде аэрозолей и пыли (тяжелые металлы, фтор, мышьяк, оксиды серы, азота и др.)
2. сельскохозяйственные загрязнения (удобрения, пестициды)
3. неземное загрязнение – отвалы крупнотоннажных производств и выбросы топливно-энергетических комплексов
4. загрязнение нефтью и нефтепродуктами
5. растительный опад. Токсичные элементы в любом состоянии поглощаются листьями или оседают на листовой поверхности. Затем, при опадании листьев, эти соединения попадают в почву.

Определение тяжелых металлов в первую очередь проводят в почвах, расположенных в зонах экологического бедствия, на сельскохозяйственных угодьях, прилегающих к загрязнителям почв тяжелыми металлами, и на полях, предназначенных для выращивания экологически чистой продукции.

В почвенных пробах определяют «подвижные» формы тяжелых металлов или их валовое содержание. Как правило, при необходимости контроля над техногенным загрязнением почв тяжелыми металлами, принято определять их валовое содержание. Однако валовое содержание не всегда может характеризовать степень опасности загрязнения почвы, поскольку почва способна связывать соединения металлов, переводя их в недоступные растениям соединения. Правильнее говорить о роли «подвижных» и «доступных» для растений форм. Определение содержания подвижных форм металлов желательно проводить в случае высоких их валовых количеств в почве, а также, когда необходимо характеризовать миграцию металлов-загрязнителей из почвы в растения.

Если почвы загрязнены тяжелыми металлами и радионуклидами, то очистить их практически невозможно. Пока известен единственный путь: засеять такие почвы быстрорастущими культурами, дающими большую фитомассу. Такие культуры, извлекающие тяжелые металлы, после созревания подлежат уничтожению. На восстановление загрязненных почв требуются десятки лет.

5.3. Атмосфера Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде аэрозолей, переносится на значительное расстояние и вызывает глобальное загрязнение. Другая часть с гидрохимическим стоком попадает в бессточные водоемы, где накапливается в водах и донных отложениях и может стать источником вторичного загрязнения. Соединения тяжелых металлов сравнительно быстро распространяются по объемам водного объекта. Частично они выпадают в осадок в виде карбонатов, сульфатов, частично адсорируются на минеральных и органических осадках. В результате содержание тяжелых металлов в отложениях постоянно растет, и когда абсорбционная способность осадков исчерпывается и тяжелые металлы поступают в воду, возникает особо напряженная ситуация. Этому способствует повышение кислотности воды, сильное зарастание водоемов, интенсификация выделения СО2 в результате деятельности микроорганизмов. Значительное загрязнение тяжелыми металлами, особенно свинцом, а также цинком и кадмием обнаружено вблизи автострад. Ширина придорожных аномалий свинца в почве достигает 100 м и более.

К тяжелым металлам, которые обладают высокой токсичностью можно отнести свинец, ртуть, никель, медь, кадмий, цинк, олово, марганец, хром, мышьяк, алюминий, железо. Эти вещества широко используются в производстве, вследствие чего в огромных количествах накапливаются в окружающей среде и легко попадают в организм человека как с продуктами питания и водой, так и при вдыхании воздуха.

Когда содержание тяжелых металлов в организме превышает предельно-допустимые концентрации, начинается их отрицательное воздействие на человека. Помимо прямых последствий в виде отравления, возникают и косвенные – ионы тяжелых металлов засоряют каналы почек и печени, чем снижают способность этих органов к фильтрации. Вследствие этого в организме накапливаются токсины и продукты жизнедеятельности клеток, что приводит к общему ухудшению здоровья человека.

Вся опасность воздействия тяжелых металлов заключается в том, что они остаются в организме человека навсегда. Вывести их можно лишь употребляя белки, содержащиеся в молоке и белых грибах, а также пектин, который можно найти в мармеладе и фруктово-ягодном желе. Очень важным является то, что бы все продукты были получены в экологически чистых районах и не содержали вредных веществ.

Почва – это поверхность земли, имеющая свойства, которые характеризуют как живую, так и неживую природу.

Почва является индикатором общей техногенной обстановки. Загрязнения поступают в почву с атмосферными осадками, поверхностными отходами. Также они вносятся в почвенный слой почвенными породами и подземными водами.

К группе тяжелых металлов относятся все цветные металлы с плотностью, превышающей плотность железа. Парадокс этих элементов состоит в том, что в определенных количествах они необходимы для обеспечения нормальной жизнедеятельности растений и организмов.

Источники загрязнения тяжелыми металлами – это промышленные предприятия. Существует методика, по которой рассчитывается допустимая норма содержания металлов. При этом учитывается суммарная величина нескольких металлов Zc.

Выделяют 4 категории загрязнения земель металлами, которые учитываются в сельском хозяйстве:

• допустимая;
• умеренно опасная;
• высоко-опасная;
• чрезвычайно опасная.

Очень важна охрана почв. Постоянный контроль и мониторинг не позволяет выращивать сельскохозяйственную продукцию и вести выпас скота на загрязненных землях.

Тяжелые металлы, загрязняющие почву

Существует три класса опасности тяжелых металлов. Всемирная организация здравоохранения самыми опасными считает заражение свинцом, ртутью и кадмием. Но не менее вредна и высокая концентрация остальных элементов.

Загрязнение почвы ртутью происходит с попаданием в нее пестицидов, различных бытовых отходов, например люминесцентных ламп, элементов испорченных измерительных приборов.

По официальным данным годовой выброс ртути составляет более пяти тысяч тонн. Ртуть может поступать в организм человека из загрязненной почвы.

Если это происходит регулярно, могут возникнуть тяжелые расстройства работы многих органов, в том числе страдает и нервная система.

При ненадлежащем лечении отравления ртутью возможен летальный исход.

Очень опасным для человека и всех живых организмов является свинец.

Он чрезвычайно токсичен. При добыче одной тонны свинца двадцать пять килограммов попадает в окружающую среду. Большое количество свинца поступает в почву с выделением выхлопных газов.

Зона загрязнения почвы вдоль трасс составляет свыше двухсот метров вокруг. Попадая в почву, свинец поглощается растениями, которые употребляют в пищу человек и животные, в том числе и скот, мясо которого также присутствует в нашем меню. От избытка свинца поражается центральная нервная система, головной мозг, печень и почки. Он опасен своим канцерогенным и мутагенным действием.

Огромной опасностью для организма человека является загрязнение почвы кадмием. Попадая в пищу, он вызывает деформацию скелета, остановку роста у детей и сильные боли в спине.

Медь и цинк

Высокая концентрация в почве этих элементов становится причиной того, что замедляется рост и ухудшается плодоношение растений, что приводит в конечном итоге к резкому уменьшению урожайности. У человека происходят изменения в мозге, печени и поджелудочной железе.

Избыток молибдена вызывает подагру и поражения нервной системы.

Опасность тяжелых металлов заключается в том, что они плохо выводятся из организма, накапливаются в нем. Они могут образовывать очень токсичные соединения, легко переходят из одной среды в другую, не разлагаются. При этом они вызывают тяжелейшие заболевания, приводящие часто к необратимым последствиям.

Присутствует в некоторых рудах.

Входит в состав сплавов, используемых в различных производственных сферах.

Ее избыток вызывает тяжелые пищевые расстройства.

Основным источником загрязнения почвы мышьяком являются вещества, с помощью которых борются с вредителями сельскохозяйственных растений, например гербициды, инсектициды. Мышьяк – это накапливающийся яд, вызывающий хронические отравления. Его соединения провоцируют заболевания нервной системы, мозга, кожных покровов.

В почве и растениях наблюдается высокое содержание этого элемента.

При попадании в почву дополнительного количества марганца быстро создается его опасный избыток. На организме человека это сказывается в виде разрушения нервной системы.

Не менее опасен переизбыток и остальных тяжелых элементов.

Из вышесказанного можно сделать вывод, что накопление тяжелых металлов в почве влечет за собой тяжелые последствия для состояния здоровья человека и окружающей среды в целом.

Основные методы борьбы с загрязнением почв тяжелыми металлами

Методы борьбы с загрязнением почвы тяжелыми металлами могут быть физическими, химическими и биологическими. Среди них можно выделить следующие способы:

• Увеличение кислотности почвы повышает возможность загрязнения ее тяжелыми металлами. Поэтому внесение органических веществ и глины, известкование помогают в какой-то мере в борьбе с загрязнением.
• Посев, скашивание и удаление с поверхности почвы некоторых растений, например клевера, существенно снижает концентрацию тяжелых металлов в почве. К тому же данный способ является совершенно экологичным.
• Проведение детоксикации подземных вод, ее откачивание и очистка.
• Прогнозирование и устранение миграции растворимой формы тяжелых металлов.
• В некоторых особо тяжелых случаях требуется полное снятие почвенного слоя и замена его новым.

Тяжелые металлы

Термин «тяжелый металл» относится к любому металлическому химическому элементу, который имеет относительно высокую плотность и токсичен или ядовит при низких концентрациях. Примеры тяжелых металлов:ртуть (Hg), кадмий (Cd), мышьяк (As), хром (Cr), талий (Tl), свинец (Pb).

Тяжелые металлы — естественные компоненты Земной коры. Они не могут быть деградированы или разрушены. В небольших количествах они попадают к нам в организм с пищей, питьевой водой и воздухом. Как элементы-следы, некоторые тяжелые металлы (например, медь, селен, цинк) необходимы для поддержания метаболизма человеческого организма. Однако, при более высоких концентрациях они могут вести к отравлению. Отравление тяжелым металлом может произойти, к примеру, при загрязнении питьевой воды (например, трубопровод), из-за высоких концентрации в окружающем воздухе вблизи источников эмиссии, или потреблении через пищевую цепь

Тяжелые металлы опасны, потому что они имеют тенденцию к биоаккумулированию. Биоаккумуляция означает увеличение концентрации химического элемента в биологическом организме, через какое-то время, по сравнению с концентрацией этого элемента в окружающей среде. Соединения накапливаются в живых существах любое время, они приняты и накапливаются быстрее чем, они разрушаются или преобразуются.

Тяжелые металлы могут попадать в воду с промышленными и бытовыми отходами потребителя, или даже с кислыми дождями, разрушающими почвы и со стоками тяжелых металлов в потоки, озера, реки и подземные воды.

Окружающая среда и риск для здоровья.

Теперь мы собираемся описывать воздействие тяжелых металлов на окружающую среду. Три самые опасные тяжелые металла: свинец, кадмий и ртуть.

Эффекты сурьмы на окружающую среду.

Сурьма — металл, входящий в состав триоксида сурьмы. Он может также быть найден в батареях, пигментах, керамике и стекле. Воздействие высокой концентрации сурьмы в течение короткого периода времени вызывает тошноту, рвоту и диарею. Имеется немного информации об эффектах долгосрочного воздействия сурьмы, но подозревается,что это канцерогенное вещество для человека. Большинство соединений сурьмы не биоаккумулируется в водной среде.

Эффекты кадмия на окружающую среду

Кадмий получает свои токсикологические свойства по химическому подобию к цинку — необходимое микропитательное вещество для растений, животных и людей. Когда-то поглощенный организмом, кадмий остается резидентским много лет (в более чем десятилетиях для людей) хотя это в конечном счете преобразованным.

У людей, долговременное воздействие связано с дисфункцией почек. Сильное воздействие может вести к препятствующей болезни легкого и связано с раком легкого, хотя данные относительно последнего трудно интерпретировать из-за приходящих в соглашение факторов. Кадмий может также приводить к дефектам кости у людей и животных. Кроме того, с металлом может быть связано увеличение давления крови и эффект миокарда у животных, хотя большинство данных людей не поддерживают эти результаты.

Среднее ежедневное потребление для людей оценено как 0.15 мг из воздуха и 1 мг из воды. Курение пачки 20 сигарет может вести к ингаляции вокруг 2-4 мг кадмия но уровни могут широко изменяться.

В какой форме поступает кадмий?

Кадмий — неизбежный побочный продукт при очистке цинка, так как эти металлы естественно образуютя в пределах сырой руды. Однако, когда-то собранный кадмий относительно легко переработать.

Наиболее существенное использование кадмия находится в никель/кадмиевых батареях, как перезаряжающиеся или вторичные источники энергии, показывающие высокую продуктивность, долгое время эксплуатации, низкое обслуживание и высокую устойчивость к физическому и электрическому напряжению. Кадмиевые покрытия обеспечивают хорошее сопротивление коррозии, особенно в окружающих средах высокого давления типа морских и космических, где требуются высокая безопасность или надежность. Другие использования кадмия — как пигменты, стабилизаторы для PVC, в сплавах и электронных составах. Кадмий — также является примесью в нескольких изделиях, включая фосфаты, моющие средства и очищенные нефтепродукты.

В общем, для некурящего населении главный путь воздействия — через продовольствие, в результате попадания кадмия в сельскохозяйственную почву из различных источников и сродства с зерновыми культурами. Дополнительное воздействие на людей кадмия возникает через окружающий воздух и питьевую воду.

Эффекты хрома на окружающую среду

Хром используется в металлических сплавах и пигментах для красок, цемента, бумаги, каучука, и других материалов. Воздействие низких концентрации может раздражать кожу. Долговременное воздействие может причинять ущерб почкам и печени, и повреждать нервную ткань. Хром часто накапливается в водной среде, увеличивая опасность пищевой рыбе, которая, возможно, была подвержена высоким концентрациям хрома.

Эффекты меди на окружающую среду

Медь — необходимое вещество для человеческой жизни, но в высоких дозах может причинять анемии, повреждение печени и почек ,желудка и кишечное раздражение. Люди с болезнью Вилсона — испытывают большой риск для здоровья от действия меди. Медь обычно появляется в питьевой воде от медных труб.

Эффекты свинца на окружающую среду

Воздействие на людей, может привести к широкому диапазону биологических эффектов в зависимости от уровня и продолжительности воздействия. Различные эффекты происходят по ширине диапазона доз, с развивающимся плодом и младенцем, являющимися более чувствительными, чем взрослый. Высокие уровни воздействия могут заканчиваться у людей отравляющими биохимическими эффектами, которые в свою очередь причиняют проблемы в синтезе гемоглобина, эффекты на почки и репродуктивную систему, и острое или хроническое повреждение нервной системы.

Отравление свинцом, которое является столь серьезным, чтобы причинить очевидную болезнь, является сейчас действительно очень редким. При промежуточных концентрациях, однако, имеется убедительное доказательство, что свинец может иметь маленькие, тонкие, подклинические эффекты, особенно на нейрофизиологические функции детей. Некоторые исследования полагают, что может быть потеря до 2 пунктов ПОКАЗАТЕЛЯ ИНТЕЛЛЕКТА,при повышении свинца в крови от 10 до 20 мг/мл у маленьких детей.

Ежедневное потребление свинца для взрослых в ВЕЛИКОБРИТАНИИ в среднем составляет в 1.6 мг от воздуха, 20 мг от питьевой воды и 28 мг от продуктов питания. Хотя большинство людей получает большую часть их основного потребления от продуктов питания, в определенных поселениях, могут быть другие источники более важные, такие как вода в областях подводимая трубопроводом, воздух около точки исходной эмиссии, почвы, пыль, хлопья краски в старых зданиях или загрязненной земле. Вклад свинца в воздух вносит смешение пыли и дождя, содержащей металл, на зерновых культурах и почве. Однако, для большинства людей в ВЕЛИКОБРИТАНИИ, диетическое ведущее воздействие — значительно ниже временного терпимого еженедельного потребления, рекомендуемого Организацией ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства ООН и Мировой Организацией Здоровья.

В какой форме поступает свинец?

Свинец в окружающей среде является продуктом и естественных и антропогенных источников. Воздействие может осуществляться через питьевую воду, продовольствие, воздух, почву и старой краски, содержащей свинец. В общем, главный путь воздействия на взрослое некурящее население — от продуктов питания и воды. Продовольствие, воздух, вода и почва — главные потенциальные пути воздействия на младенцев и маленьких детей. Для младенцев возрастом до 4 или 5 месяцев воздух, молоко и вода — существенные источники.

Свинец — относится к наиболее перерабатываемым цветным металлам, поэтому выросло его устойчивое вторичное производство несмотря на снижающиеся ведущие цены. Его физические и химические свойства применяются в производстве, строительстве и химических отраслях промышленности. Его легко сформировать, так как он покорный и податливый. Имеются восемь широких категорий использования: батареи, бензин (больше позволенный в ЕС), сплавы, пигменты и составы, вкладывание в ножны кабеля, патроны и боеприпасы.

Эффекты ртути на окружающую среду

Ртуть — ядовитое вещество, которое не имеет никакой известной функции в человеческой биохимии или физиологии и не образуется естественно в живых организмах. Неорганическое отравление ртутью связано с сотрясениями или незначительными психологическими изменениями, вместе с непосредственным абортом и врожденным уродством.

Монометилртуть причиняет повреждение мозгу и центральной нервной системе, в то время как эмбриональное и послеродовое воздействие вызвает выкидыш, врожденное уродство и изменения в развитии маленьких детей.

В какой форме поступает ртуть?

Ртуть — глобальный загрязнитель с комплексом необычных химических и физических свойств. Главный естественный источник ртути — изЗемной коры, эмиссия от вулканов и напыление от естественных организмов воды.

По всему миру горная промышленность металла ведет к косвенным выбросам в атмосферу. Использование ртути широко распространено в индустриальных процессах и в различных изделиях (например батареи, лампы и термометры). Она также широко используется в лечении зубов как смесь для заполнений и фармацевтической промышленностью. беспокойство по ртути в окружающей среде является результатом чрезвычайно ядовитых форм, в которых ртуть может образовываться.

Ртуть — главным образом присутствует в атмосфере в относительно нереактивной форме как газообразный элемент. Длинная атмосферная продолжительность жизни порядка 1 года его газообразной формы означает эмиссию, транспортировку, и смещение ртути — глобальная проблема.

Естественные биологические процессы могут биоаккумулировать формы метильной ртути миллиону лет и концентрировать в живых организмах, особенно рыбе. Эти формы ртути: монометилртуть и диметилртуть высоко ядовиты, причиняя нейротоксикологичесие нарушения. Главный путь поступления ртути людям — через цепь продовольствия, а не ингаляцией.

Главные источники ртутных эмиссии в ВЕЛИКОБРИТАНИИ — от изготовления хлора в ртутных ячейках, производстве цветного металла, угольном сгорании и крематориях. Эмиссия ртути в ВЕЛИКОБРИТАНИИ сомнительна, и оценено, что диапазон — от 13 до 36 тонн в год (DERA). Эмиссия, как оценивают, снижается между 1970-1998 (NAEI), главным образом из-за улучшенного средства управления на ртутных ячейках и их замене, и снижении в угольном использовании.

Пока имелось снижение в уровне Европейской эмиссии ртути, эмиссия за пределами Европы начала увеличиваться — увеличение уровня окружающих концентраций в континенте.

Эффекты никеля на окружающую среду

Маленькие количества никеля необходимы человеческому организму, чтобы произвести красные ячейки крови, однако, в чрезмерных количествах, могут стать мягко ядом. Краткосрочный контакт с никелем, как известно, не причиняет проблем здоровью, но долгосрочное воздействие может причинять уменьшение веса организма, повреждение сердца и печени, и раздражение кожи. АГЕНТСТВО ПО ОХРАНЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ в настоящее время не регулирует уровни никеля в питьевой воде. Никель может накапливаться в водной среде, но его присутствие не увеличивается по цепям продовольствия.

Эффекты селена на окружающую среду

Селен необходим людям и другим животным в маленьких количествах, но в больших количествах может причинять повреждения нервной системы, усталость и раздражительности. Селен накапливается в живой ткани, высокое содержание селена в рыбе и других организмах причиняет большие проблемы здоровью человека по продолжительности жизни. Эти проблемы включают здоровье волос и потерю ногтей, повреждение почек и ткани печени, повреждение мышечной ткани, и более серьезное повреждению нервной сист

Исторические этапы развития экологии, ее некоторые вопросы

Этапы исторического развития экологии. Экологическая проблема в ряду глобальных проблем. Государственный экологический контроль. Тяжелые металлы как фактор экологической опасности, оценка его воздействия на экосистемы. Источники поступления поллютантов.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Система экологического контроля состоит из государственного экологического мониторинга, государственного, производственного, муниципального и общественного контроля.

Различаются следующие виды экологического контроля: государственный, производственный, общественный.

— государственный экологический контроль осуществляется государственными органами общей компетенции, а также специально уполномоченными органами РФ и ее субъектов.

— производственный экологический контроль осуществляется экологической службой предприятия, учреждения или организации. Порядок организации производственного экологического контроля регулируется положениями, утверждаемыми самими предприятиями, учреждениями и организациями на основании Закона «Об охране окружающей природной среды».

— общественный экологический контроль осуществляется профессиональными союзами и иными общественными организациями, трудовыми коллективами, гражданами. Порядок проведения общественного экологического контроля регулируется Законом «Об охране окружающей природной среды», законодательством о профессиональных союзах Российской Федерации и других общественных организациях.

В соответствии с действующим законодательством основными задачами экологического контроля являются :

— наблюдение за состоянием окружающей природной среды и ее изменением под влиянием хозяйственной и иной деятельности; — проверка выполнения планов и мероприятий по охране природы,

рациональному использованию природных ресурсов, оздоровлению окружающей природной среды, соблюдение требований природоохранительного законодательства, а так же принятие необходимых мер по и обеспечению.

Таким образом, экологический контроль состоит из двух тесно связанных этапов. Первый — сбор и обработка необходимых исходных данных. В законе отмечается, что негативные изменения могут быть названы не только хозяйственной деятельностью. Нерациональное использование природных ландшафтов для организации отдыха и санаторно-курортного лечения может нанести серьезный ущерб окружающей природной среде. Казалось бы, сами природопользователи в этом случае должны, в первую очередь проявлять заботу о сохранении декоративных качеств зеленых насаждений, чистоте водоемов. Однако имеется много примеров, когда основные средства вкладываются в строительство капитальных сооружений. Экономия средств на формирование ландшафта, устойчивого к рекреационным нагрузкам, приводит к тому, что утрачивается главное условие полноценного загородного отдыха — качество природной среды.

Цель второго этапа — осуществление мероприятий по предупреждению и устранению экологических правонарушений на основе информации, полученной в процессе наблюдений. Для решения задач второго этапа сложились определенные формы и методы экологического контроля. Формы две — предупредительная и карательная. Соответственно применяются различные методы осуществления контроля.

Предупредительная форма экологического контроля включает в себя разработку и введение в действие нормативов качества окружающей природной среды и рационального использования природных ресурсов. Карательная форма применяется в тех случаях, когда последствия правонарушения не позволяют ограничиться предупреждением. Она выражается в различных видах юридической ответственности.

3.2 Государственный экологический контроль

Законом установлен круг полномочий должностных лиц и органов государственного экологического контроля. К ним относится право посещать предприятия, учреждения и организации независимо от форм собственности и подчинения, знакомиться с документами, необходимыми для исполнения служебных обязанностей; проверять работу очистных сооружений и установок, а также установленных природоохранных требований и нормативов; устанавливать нормативы и давать разрешения на сборы и выбросы вредных веществ; назначать государственную экологическую экспертизу; требовать устранения выявленных недостатков, привлекать виновных лиц к административной ответственности, направлять материалы о привлечении их к административной, дисциплинарной или уголовной ответственности, предъявлять иски в суд или арбитражный суд о возмещении вреда, причиненного окружающей среде и здоровью граждан; принимать решения об ограничении, приостановлении, прекращении функционирования любых предприятий и объектов, а также видов деятельности в случае нарушения экологических требований.

Для решения круга задач, установленных действующим законодательством в рамках экологического контроля, потребовалось объединение усилий ряда государственных органов на разных уровнях законодательной и исполнительной власти. В зависимости от места и назначения этих органов в системе государственного управления, их функции в части осуществления экологического контроля могут быть ограничены либо общей компетенцией, либо иметь специализированный, отраслевой характер.

Общеэкологический контроль относится к компетенции высших звеньев государственной системы управления, которые, наряду с другими функциями, осуществляют функции государственного управления и контроля в области охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов. На федеральном уровне — это контрольное управление в Администрации Президента РФ и Правительства РФ, на региональном уровне — соответствующие органы представительной и исполнительной власти субъектов РФ. Действующим законодательством федеральным органам власти предоставлено право не только осуществлять государственный контроль за рациональным использованием и охраной природных ресурсов, но и устанавливать порядок его проведения. К компетенции субъектов РФ отнесено осуществление государственного экологического контроля. Такие правовые положения предусмотрены основами Лесного законодательства РФ, Законом РФ «О недрах» и др. В водном кодексе РФ эти положения более детализированы, хотя основополагающие принципы распределения функций остались без изменения. Полномочия федеральных органов представительной власти ограничены установлением порядка организации и проведения государственного контроля за использованием и охраной водных объектов, а федеральным органам исполнительной власти поручено его осуществление.

Специализированный экологический контроль выполняется федеральными министерствами и ведомствами, а также соответствующими негосударственными структурами субъектов Российской Федерации. По характеру специализации государственные контролирующие органы подразделяются на отраслевые и функциональные. К числу функциональных органов государственного экологического контроля относятся, в частности, МВД России и др. Специфика отраслевых государственных органов заключается в том, что к сфере их компетенции относится один вид природных ресурсов. Например, Роскомзем следит за охраной и рациональным использованием земель. В некоторых случаях в сферу интересов отдельных ведомств попадает еще один вид природных ресурсов. Несмотря на имеющиеся различия, общим правовым положением для всех государственных органов экологического контроля является его надведомственный характер, позволяющий контролировать в пределах своей юрисдикции деятельность всех предприятий, организаций, учреждений и отдельных граждан. В соответствии с Кодексом об административных правонарушениях, в первую очередь составляется протокол об экологическом правонарушении. Следующим шагом является предписание об устранении экологического правонарушения, которое подготавливается на основании Закона «Об охране окружающей природной среды» и является обязательным для исполнения в установленные сроки.

Также Кодекс об административных правонарушениях служит основанием для вынесения постановления о наложении штрафа. К мерам государственного экологического контроля относится и постановление о возмещении вреда, причиненного окружающей природной среде юридическими лицами и гражданами, а так же предписание об ограничении (приостановлении) или прекращении хозяйственной и иной деятельности. Должностные лица и граждане, виновные в совершении экологических преступлений, несут уголовную ответственность. Представление о привлечении физических лиц к уголовной ответственности направляются в следственные органы инспекторами по охране природы, охране рыбных ресурсов и др.

3.3 Общественный экологический контроль

Общественные организации и объединения, в соответствии с Законом «Об охране окружающей природной среды», также могут осуществлять экологический контроль. Хотя по возможностям получения информации и применения мер воздействия на нарушителей природоохранительного законодательства общественный экологический контроль уступает государственному, вместе с тем, он обладает и серьезным преимуществом — реальной независимостью от государственных структур и ведомственных интересов. Вследствие этого, общественный экологический контроль в большей степени отражает экологические интересы населения.

Вопрос № 5. «Экологические требования к производственным процессам и производственному оборудованию»

Безопасность производственного оборудования — свойство производственного оборудования сохранять соответствие требованиям безопасности труда при выполнении заданных функций в условиях, установленных нормативно — технической документацией.Безопасность производственного процесса — свойство производственного процесса сохранять соответствие требованиям безопасности труда в условиях, установленных нормативно — технической документацией.

Общие требования безопасности к производственному оборудованию и производственным процессам установлены ГОСТ 12.2.003-91 и ГОСТ 12.3.002-75. Безопасность производственных процессов в основном определяется безопасностью производственного оборудования.

Производственное оборудование должно отвечать следующим требованиям:

1) обеспечивать безопасность работающих при монтаже (демонтаже), вводе в эксплуатацию и эксплуатации как в случае автономного использования, так и в составе технологических комплексов при соблюдении требований (условий, правил), предусмотренных эксплуатационной документацией. Все машины и технические системы должны быть травмо-, пожаро- и взрывобезопасными; не являться источником выделения паров, газов, пыли в количествах, превышающих на рабочих местах установленные нормы; генерируемые ими шумы, вибрации, ультра- и инфразвук, производственные излучения не должны превышать допустимые уровни;

2) иметь органы управления и отображения информации, соответствующие эргономическими требованиям, и располагаться таким образом, чтобы пользование ими не приводило к повышенной утомляемости, являющейся одной из определяющих причин травматизма. В частности, органы управления должны быть в зоне досягаемости оператора; усилия, которые необходимо к ним прилагать, должны соответствовать физическим возможностям человека; рукоятки, штурвалы, педали, кнопки и тумблеры должны быть спрофилированы таким образом, чтобы они были максимально удобны в использовании. Число и различимость средств отображения информации должны учитывать возможности оператора по ее восприятию и не приводить к необходимости чрез- мерной концентрации внимания;

3) иметь систему управления оборудованием, обеспечивающую надежное и безопасное ее функционирование на всех предусмотренных режимах работы оборудования и при всех внешних воздействиях в условиях эксплуатации. Система управления должна исключать создание опасных ситуаций из-за нарушения работающими последовательности управляющих действий.

Основными требованиями безопасности к производственным процессам являются следующие:

— устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, полуфабрикатами, готовой продукцией и отходами производства, оказывающими вредное действие;

— замена технологических процессов и операций, связанных с возникновением травмоопасных и вредных производственных факторов, процессами и опера-циями, при которых указанные факторы отсутствуют или обладают меньшей интенсивностью;

— комплексная автоматизация и механизация производства, применение дистан-ционного управления технологическими процессами и операциями при наличии травмоопасных и вредных производственных факторов;

— применение средств коллективной защиты работающих;

— рациональная организация труда и отдыха с целью профилактики монотонности и гиподинамии, а также ограничения тяжести труда;

— своевременное получение информации о возникновении опасных производствен-ных факторов на отдельных технологических операциях;

— внедрение систем контроля и управления технологическим процессом, обеспечива-ющих защиту работающих и аварийное отключение производственного оборудования;

— своевременное удаление и обезжиривание отходов производства, являющихся источниками травмоопасных и вредных производственных факторов, обеспечение пожаровзрывобезопасности.

Кроме того, ГОСТ 12.3.003-75 устанавливает принципы безопасной организации производственных процессов, общие требования безопасности к производственным помещениям, площадкам, размещению производственного оборудования и организации рабочих мест, к хранению и транспортировке исходных материалов, готовой продукции и отходов производства, к профессиональному отбору и проверке знаний работающих, а также требования к применению работающими средств защиты.

При определении необходимых средств защиты руководствуются действующей системой стандартов безопасности труда (ССБТ) по видам производственных процессов и группам производственного оборудования, используемым в этих процессах.

В рамках системы ССБТ проводятся взаимная увязка, систематизация всей существующей нормативной и нормативно-технической документации по безопасности труда.

В стандартах подсистемы 2 ССБТ «Стандарты требований безопасности к производственному оборудованию» указываются средства коллективной защиты, применение которых необходимо в рассматриваемом производственном оборудовании. Во всех стандартах подсистемы 3 ССБТ «Стандарты требований безопасности к производственным процессам» имеется раздел «Требования к применению средств защиты работающих», определяющий перечень средств индивидуальной защиты.

Общие требования экологичности к производственному оборудованию и процессам установлены СН 1042-73 и стандартами системы «Охрана природы».

Основными нормативными показателями экологичности производственного оборудования и технологических процессов являются предельно допустимые выбросы в атмосферу, предельно допустимые сбросы (ПДС) в гидросферу и предельно допустимые энергетические воздействия (ПДЭВ).

Предельно допустимый выброс в атмосферу (ПДВ) — норматив, устанавливающий содержание загрязняющих веществ в приземном слое воздуха от источника или их совокупности, не превышающего нормативов качества воздуха для населенных мест. Норматив ПДВ направлен на ограничение выбросов и обусловлен тем, что при существующих методах сокращения отходов производства практически невозможно избежать проникновения в атмосферу вредных веществ, которые необходимо уменьшить до уровней, обеспечивающих соблюдение предельно допустимых концентраций (ПДК).

Нормы предельно допустимого сброса веществ в водный объект устанавливают с учетом ПДК веществ, загрязняющих водную среду в местах пользования, ассимилирующей способности водного объекта и оптимального распределения массы сбрасываемых веществ между водопользователями.

Нормативы ПДЭВ являются основой для проведения экологической экспертизы источника. Реализация нормативных показателей источника достигается за счет его совершенствования на этапах проектирования, постановки на производство и эксплуатации.

Контроль учета требований безопасности производится на всех этапах с помощью экспертизы. Порядок экспертизы безопасности проектов на новую технику и технологии и выдачи на них заключений установлен Минтрудом РФ и проводится Государственной экспертизой условий труда с участием органов Санэпидемнадзора РФ, а в некоторых случаях и в других надзорных органах. Применительно к оборудованию и технологическим процессам, имеющим аналоги, как правило, производятся расчетная оценка ожидаемого уровня негативных факторов и сопоставление полученных величин с предельно допустимыми значениями. При создании опытных образцов определяются фактические значения воздействия этих факторов. Если эти значения превышают допустимые величины, установленные ССБТ, производится доработка оборудования за счет введения соответствующих средств защиты или повышения их эффективности.

Применительно к оборудованию и технологическим процессам, не имеющим аналогов, производится идентификация опасностей и связанных с их возникновением негативных факторов. Здесь для выявления производственных опасностей применяют метод моделирования с использованием диаграмм влияния причинно-следственных связей на реализацию этих опасностей.

Экологическая экспертиза техники, технологий, материалов включает отраслевую и государственную экспертизу. Отраслевая экологическая экспертиза проводится организациями, определенными в качестве головных, которые рассматривают документацию новой продукции или ее образцы. Государственная экологическая экспертиза осуществляется экспертными подразделениями органов государственного управления в области природопользования и охраны окружающей среды на республиканском и региональном уровне.

Экологическая экспертиза направлена на предупреждение возможного превышения допустимого уровня вредного воздействия на окружающую среду в процессе ее эксплуатации, переработки или уничтожения. Следовательно, главная задача экологической экспертизы заключается в определении полноты и достаточности мер по обеспечению требуемого уровня экологической безопасности новой продукции при ее разработке.

Такими мерами по обеспечению экологической безопасности могут быть:

* определение соответствия проектных решений создания новой продукции современным природоохранным требованиям;

* оценка полноты и эффективности мероприятий по предупреждению возможных аварийных ситуаций, связанных с производством и потреблением (использованием) новой продукции, и ликвидации их возможных последствий;

* оценка выбора средств и методов контроля воздействия продукции на состояние окружающей среды и использование природных ресурсов;

* оценка способов и средств утилизации или ликвидации продукции после отработки ресурса.

По результатам экологической экспертизы составляется экспертное заключение, включающее вводную, констатирующую и заключительную части.

В вводной части содержатся сведения об экспертируемых материалах, организации, их разработавшей, сведения о заказчике, органе, утверждающем указанные материалы.

В вводной части содержатся сведения об экспертируемых материалах, организации, их разработавшей, сведения о заказчике, органе, утверждающем указанные материалы. Здесь же приводятся данные об органе, осуществляющем экспертизу, и времени ее проведения

В констатирующей части дается общая характеристика отражения экологических требований в представленном на экспертизу проекте.

Заключительная часть экспертного заключения содержит оценку всего комплекса мероприятий по рациональному использованию природных ресурсов и охране окружающей природной среды. Завершается эта часть рекомендациями к утверждению представленных материалов либо решением о направлении их на доработку. При возвращении на доработку должны быть конкретно сформулированы замечания и предложения по проектным решениям с указанием срока доработки и представления проекта на повторную экспертизу.

Экспертное заключение в полном объеме является обязательным для организаций — авторов проекта, заказчиков и других исполнителей.

Государственной экологической экспертизе предшествует (как правило) отраслевая экспертиза.

При постановке продукции на производство обязательно учитываются требования безопасности и экологичности, предусмотренные ГОСТ 15.001—88. Согласно данному стандарту проверка новых технических решений, обеспечивающих достижение новых потребительских свойств продукции, должна осуществляться при лабораторных, стендовых и других исследовательских испытаниях моделей, макетов, экспериментальных образцов продукции в условиях, имитирующих реальные условия эксплуатации.

Опытные образцы подвергают приемочным испытаниям, в которых независимо от места их проведения вправе принять участие изготовитель и органы, осуществляющие надзор за безопасностью, охраной здоровья и природы.

Оценку выполненной разработки и принятия решения о производстве и применении продукции проводит приемочная комиссия, в состав которой входят представители заказчика, разработчика, изготовителя и Государственной приемки. При необходимости к работе комиссии могут быть привлечены органы, осуществляющие надзор за безопасностью, эксперты сторонних организаций.

Для исключения возможности эксплуатации оборудования, не соответствующего требованиям безопасности, на предприятии проводится его проверка как перед вводом в эксплуатацию, так и в процессе эксплуатации. Новое оборудование и машины при поступлении на предприятие проходят входную экспертизу на соответствие требованиям безопасности.

В процессе эксплуатации оборудования ежегодно проводится проверка его соответствия требованиям безопасности и экологичности. Отдел главного механика и энергетика обязан ежегодно проводить проверку состояния всего парка станков, машин и агрегатов по техническим показателям, показателям безопасности, по результатам которых составляются планы ремонтов и модернизации.

Важнейшей составной частью по обеспечению экологичности оборудования и технологических процессов при эксплуатации является составление экологического паспорта предприятия согласно требованиям ГОСТ 17.0.0.004-90.

Экологический паспорт состоит из следующих разделов: титульный лист; общие сведения о предприятии и его реквизиты; краткая природно-климатическая характеристика района расположения предприятия; краткое описание технологии производства и сведения о продукции, балансовая схема материальных потоков; сведения о использовании земельных ресурсов; характеристика сырья, используемых материальных и энергетических ресурсов; характеристика выбросов в атмосферу; характеристика водопотребления и водоотведения; характеристика отходов, сведения о рекультивации нарушенных земель, сведения о транспорте предприятия, сведения об эколого-экономической деятельности предприятия.

Основой для разработки экологического паспорта являются основные показатели производства, проекты расчетов ПДВ, нормы ПДС, разрешение на природопользование, паспорта газо- и водоочистных сооружений и установок по утилизации и использованию отходов, формы государственной статистической отчетности и другие нормативные и нормативно-технические документы.

Экологический паспорт разрабатывается предприятием и утверждается его руководителем, согласуется с территориальным органом экологического надзора, где и регистрируется.

Хранится экологический паспорт на предприятии и в территориальном органе по охране окружающей природной среды.

Задача № 2. На железнодорожном предприятии медницские работы проводят «а» часов в день, n дней в году. Работы ведутся на k постах. Определить валовые выбросы олова и свинца отдельно

Время пайки в день, «а», час — 4

Кол-во рабочих дней в году, n — 250

При проведении медницких работ (пайки) используют мягкие припои, плавящиеся при температуре 180-230*С. Эти припои содержат свинец и олово, поэтому при пайке в воздух выделяются их аэрозоли.

1. Расчет валовых выбросов Мi (кг/год) проводится по олову и свинцу отдельно для 3-х марок припоя по формуле:

где g_i — удельноевыделение свинца и олова, г/с.